ISO OSI Schichtenmodell
Allgemein
Um Kommunikationssysteme aller Art strukturiert beschreiben zu können, hat die ISO das sogenannte Open System Interconnection (OSI) Schichtenmodell in der ISO 1978 definiert. Es wird daher meist als ISO/OSI-Schichtenmodell bezeichnet. Das Modell ist die Grundlage zum Verständnis der verschiedenen Schichten der Diagnosekommunikation und wird innerhalb des Seminars wiederverwendet, siehe Abbildung.
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| Open System Interconnection (OSI) Schichtenmodell (ISO 1978) |
Auf den untersten beiden Ebenen befinden sich die Schichten, die das eigentliche Bussystem beschreiben (Schicht 1 und 2). Im Physical-Layer (1) wird beschrieben, wie die Signale auf die Leitung kommen, welchen Signalpegel sie haben, wie sie kodiert sind etc. Der Data-Link-Layer (2) beschreibt wie man aus einzelnen Bits ganze Botschaften zusammensetzt und Übertragungsfehler erkennt etc.
Den sichtbaren Teile des Bussystems, also die Busleitungen und Steckverbindungen, sind leider kein direkter Bestandteil der ISO 1978. Wir bezeichnen Sie hier als Schicht 0.
Darüber liegen eine Reihe von Schichten, die sich im Wesentlichen mit der Frage beschäftigt sind: „Wie gelangt die Botschaft vom Sender zum Empfänger?“. In der Automobiltechnik spielt dabei praktisch nur der Transport-Layer (4) eine Rolle. Er beschäftigt sich mit der Frage: „Wie man größere Datenblöcke übertragen kann, obwohl die darunter liegenden Bussysteme in der Regel nur kleine Datenmengen in einer einzelnen Botschaft zulassen?“. Er ist also für die Segmentierung und Desegmentierung zuständig.
Als Schnittstelle zur eigentlichen Anwendung – also den Diagnosetester – bildet der so genannte Application-Layer (7). Er stellt für die Anwendung fertige Dienste, wie beispielsweise das Auslesen des Fehlerspeichers, bereit. Was typischerweise die Übertragung mehrerer Botschaften hintereinander notwendig macht.
Die einzelnen Layer versuchen nach oben, die Details der darunter liegenden Schichten zu kapseln.
Überblick der Standards
Für die einzelnen Schichten existieren nun eine ganze Reihe von Normen, auf wir hier im Einzelnen nicht eingehen wollen. Die nachfolgenden Tabellen zeigen eine Übersicht:
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| Standards bei Bussystemen (Schichten 1 & 2) |
Die ISO 9141 ist eine Norm, die die älteste Diagnoseschnittstelle europäischer Fahrzeuge, die so genannte K-Line definiert. J1850 ist eine SAE-Norm, die in amerikanischen Fahrzeugen früher für die Diagnoseschnittstelle eingesetzt wurde. Die Bussysteme CAN, FlexRay, MOST, LIN etc. sind in ISO und/oder SAE Standards spezifiziert. In manchen Fällen existieren aber auch nur quasi Standards, die von Firmenkonsortien definiert wurden.
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| Standards bei Transportprotokollen (Schicht 4) |
Dasselbe gilt auf der Ebene der Transportprotokolle und auf Ebene des Application-Layers. Hier gibt es sowohl ISO- und/oder SAE-Standards, als auch firmenspezifische Ausprägungen – teilweise eigenständig, teilweise auch nur Varianten der offiziellen Standards.
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| Standards bei Diagnoseprotokollen (Schicht 7) |
Auch oberhalb des ISO OSI Schichtenmodells existieren eine ganze Reihe von Normenvorschlägen, die für Diagnoseanwendungen von Bedeutung sind. Zu allererst sind sicher die Vorschläge des ASAM Konsortiums zu nennen. Eines Konsortiums, das sich aus Fahrzeugherstellern und Zulieferern zusammensetzt und sich schwerpunktmäßig mit den Themen Diagnose und Applikation von Fahrzeugsystemen beschäftigt. Das wichtigste für den Diagnosebereich, das aus dem ASAM Konsortium entstanden ist, ist sicher ODX, ein standardisiertes Datenformat für den Austausch von Diagnosedaten.
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| Standards bei On- & Off-Board Diagnoseapplikationen |
Weiterhin gibt es Normvorschläge des HIS Konsortiums, von OSEK/VDX oder – heute besonders wichtig – AUTOSAR, die für die Implementierung vor allem auf der Steuergeräteseite von Bedeutung sind.
Wie entstehen Standards?
Woran liegt es nun, dass so viele Standards existieren, die alle miteinander für Diagnoseanwendungen relevant sind? Ganz einfach daran, dass in der Fahrzeugtechnik kein übergeordnetes Gremium existiert, das für alle verbindliche Standards definiert. Sondern dass diese Standards zwischen den Fahrzeugherstellern und ihren Zulieferern abgesprochen werden müssen. Dieser manchmal langwierige Diskussionsprozess ist geprägt durch verschiedene teilweise gegensätzliche Interessen, die letztendlich harmonisiert werden müssen. Das Resultat ist dann entweder eine vernünftige Schnittmenge oder häufiger die Summe der Interessen der im Standardisierungsgremium beteiligten Personen.
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Ein Standard ist die Summe der Interessen der im Standardisierungsgremium Beteiligten |
Deshalb findet man in Standards immer verpflichtende und optionale Teile. Aufgrund der verschiedenen Zeitpläne kommen häufig auch unterschiedliche Versionen, manchmal auch Draft-Versionen zum Einsatz, die alle irgendwie miteinander arbeiten müssen.
Ausblick
In den weiteren Teilen dieses Seminars werden wir nun die für die Diagnose wichtigsten dieser Standards diskutieren. Wir beginnen im ISO/OSI-Schichtenmodell ganz unten bei den Bussystemen, arbeiten uns über die Transport- und Diagnoseprotokolle dann zur Anwendungsebene hoch und schließen das Seminar mit einem Überblick über die wichtigsten ASAM-Standards für dieses Themengebiet ab.
Siehe auch
